基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109910878A(43)申请公布日2019.06.21(21)申请号201910215426.1(22)申请日2019.03.21(71)申请人山东交通学院地址250023山东省济南市天桥区交校路5号(72)发明人李爱娟封建林袁文长邱绪云王希波王健陈政宏葛庆英(51)Int.Cl.B60W30/09(2012.01)B60W30/095(2012.01)B60W40/00(2006.01)权利要求书5页说明书17页附图4页(54)发明名称基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法及系统，该方法包括S1，获取静态障碍物环境下的避障轨迹及其关于时间的方程组；S2，获取障碍物的坐标信息及体积信息，并根据障碍物的坐标信息及体积信息设置约束条件；S3，根据所述避障轨迹对应的参数方程及约束条件，求出最优避障路径；S4，求出最优避障路径的曲率公式，并根据该曲率公式求出曲率半径关于时间的参数方程；S5，将曲率半径关于时间的参数方程作为转弯半径关于时间的参数方程，求解各个车轮的转向角及各个车轮的目标转速；S6，分别控制各个车轮按对应的转向角和目标转速转动。本发明能够使智能车辆自动驾驶转弯避障或者轨迹跟踪时达到好的控制效果。CN109910878ACN109910878A权利要求书1/5页1.一种基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法，所述自动驾驶车辆为四轮独立控制车辆，其特征在于：包括以下步骤：S1，获取静态障碍物环境下的避障轨迹及其关于时间的方程组；S2，获取障碍物的坐标信息及体积信息，并根据障碍物的坐标信息及体积信息设置约束条件；S3，根据所述避障轨迹对应的参数方程及约束条件，求出最优避障路径；S4，求出最优避障路径的曲率公式，并根据该曲率公式求出曲率半径关于时间的参数方程；S5，将曲率半径关于时间的参数方程作为转弯半径关于时间的参数方程，求解各个车轮的转向角及各个车轮的目标转速；S6，分别控制各个车轮按对应的转向角和目标转速转动。2.根据权利要求1所述的基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法，其特征在于：步骤S1中的避障轨迹为多项式拟合曲线。3.根据权利要求2所述的基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法，其特征在于：步骤S1中的避障轨迹对应的关于时间的参数为5次多项式；步骤S1中避障轨迹及其关于时间的方程组为其中，x、y为关于时间t的函数；A、B、C、D、E、G、H、I、J、K均为系数。4.根据权利要求3所述的基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法，其特征在于：步骤S2中，约束条件的数量与障碍物的数量相等；所述约束条件为：222(x-x1)+(y-y1)≥L1其中，x1和y1为分别为某一障碍物的横坐标和纵坐标；L1为车辆外接圆的半径与障碍物的外接圆半径之和。5.根据权利要求4所述的基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法，其特征在于：步骤S3包括如下具体步骤，S31，建立最优轨迹优化模型，其中，最优轨迹优化模型为：S32，建立任意时刻的避障约束条件，其中，约束条件为：2CN109910878A权利要求书2/5页其中，(xn,yn)为第n个障碍物的中心点的坐标，Ln为第n个障碍物的外接圆半径与车辆的外接圆半径之和；max[y1,y2,......yn]表示各障碍物中心坐标中，Y向坐标的最大值；max[x1,x2,......xn]表示各障碍物中心坐标中，X向坐标的最大值；max[A1,A2,......An]表示各障碍物外接圆半径中最大值；t0为避障时间；S33，根据最优轨迹优化模型和避障约束条件，求解最优短轨迹对应的参数A、B、C、D、E、G、H、I、J、K；S34，根据S33中的结果得到最优轨迹对应的参数方程。6.根据权利要求5所述的基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法，其特征在于：步骤S4具体包括，S41，求出最优避障路径的曲率公式，其中，该曲率公式为：其中，K表示出最优避障路径的曲率；S42，根据步骤S41中的曲率公式，求出最优避障路径对应的曲率半径公式，该公式为：其中，ρ为最优避障路径上各点对应的轨迹曲率半径。7.根据权利要求6所述的基于轨迹规划的自动驾驶车辆避障控制方法，其特征在于：步骤S5中，包括如下具体步骤，S51，获取车辆质心坐标、车辆轮距B、质心距前轴的距离a、质心距后轴的距离b、前后轴轴距L、车轮直径d；S52，求各车轮转角，且各车轮转角公式如下：右前轮转角：左前轮转角：3CN109910878A权利要求书3/5页左后轮转角：右后轮转角：或：右前轮转角：左前轮转角：左后轮转角：右后轮转角：S53，求各车轮转向半径，且各车轮的转向半径如下：右前轮转向半径：左前轮转向半径：左